現場熱再生瀝青路面壓實質量檢測及控制

彭軍

摘要 為分析無核密度儀所測得的現場熱再生瀝青路面壓實度結果可靠度和精確度，文章對無核密度儀檢測原理進行闡述，以某建設年代較早的病害瀝青路面為例，對現場熱再生瀝青路面施工過程中的壓實工藝及壓實質量控制要點展開分析；對無核密度儀和鉆孔取芯壓實度檢測進行對比試驗，驗證了無核密度儀檢測結果的可靠性與準確性。結果表明，無核密度儀施測快速，測值可靠準確，作為無損檢測技術，可取代傳統的鉆孔取芯，廣泛應用于現場熱再生瀝青路面密度與壓實度檢測。

關鍵詞 現場熱再生；瀝青路面；壓實度；無損檢測；無核密度儀

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）24-0131-04

0 引言

現場熱再生技術屬于破損瀝青路面現場修復過程，通常使用1臺熱再生聯合機組將待處治瀝青路面加熱至要求溫度，耙松后將事先收集好的舊瀝青料輸送至機組雙臥軸連續攪拌機，按比例添加新料和瀝青并充分攪拌后由機組攤鋪、碾壓，實現舊路瀝青路面現場再生處治的目的。這一過程中，舊料100%回收利用，且舊料在攤鋪料中的占比一般在70%以上，故舊料性能及再生效果對現場熱再生瀝青路面施工質量控制十分關鍵。舊料黏度通常高出新瀝青混合料，再生溫度一般不高，溫度降速快。為保證壓實度，提升路用性能，必須使用大噸位壓路機緊跟碾壓。可見，現場熱再生路面壓實度快速檢測，對確保再生施工質量至關重要。

基于此，該文依托公路工程實際，對無核密度儀與鉆孔取芯兩種壓實度檢測技術的應用及測試結果展開比較分析，以期為無核密度儀在再生瀝青路面壓實質量檢測中的推廣應用提供參考。

1 無核密度儀檢測原理

瀝青路面材料密度和介電常數間存在一定關系，路面瀝青混合料的介電常數可通過無核密度儀感應板釋放的探測磁場展開檢測（見圖1），所得到的場信號通過電子元件轉換為密度讀數。施測前將待測路面混合料室內馬歇爾密度或最大理論密度值輸入檢測儀器設置菜單，施測后儀器顯示屏上可直接顯示出相應的壓實度。儀器檢測范圍及穿透強度通過電磁波強度的調整進行控制，進而實現對不同厚度、級配類型瀝青混合料壓實度的檢測。目前，公路瀝青路面壓實度檢測中常用的無核密度儀為美國PQI301型，技術參數取值情況見表1。該型號無核密度儀適用溫度范圍廣，測值精度高，攜帶便捷。

為提升測值精度，確保無核密度儀壓實度測值和實際值吻合，必須在施測前對儀器進行標定[1]，具體過程如下：

（1）在干燥清潔的瀝青混合料表面選取一塊長150 cm、寬75 cm的方形區域，圍繞儀器感應板畫出5個圓圈，依次編號為一、二、三、四、五，見圖2。

（2）在第一個圓圈上按圖3所示標出5個點，在無核密度儀標定值為0的情況下檢測各點密度，以測值均值為第一個圓圈密度值。按照相同操作依次展開其余圓圈密度值檢測。

（3）在圖2各圓圈中心鉆芯取樣，通過表干法檢測各芯樣毛體積密度。

（4）以毛體積密度值減除相應的無核密度儀測值后的差即為儀器標定值[2]，將該值存儲于儀器系統內，指導現場檢測。

2 工程應用

2.1 工程概況

某高速公路于2011年建成運行，瀝青混凝土路面采用4 cm厚細粒式上面層、5 cm厚中粒式中面層、6 cm厚瀝青碎石下面層、水穩碎石基層、水泥穩定土底基層結構。公路在運行過程中先后出現車轍、網裂等病害，路面表現出不同程度的老化，必須展開養護處治。為節省建設資源，充分利用舊路銑刨材料，降低舊路處治費用，公路管理部門決定對病害較為嚴重的K10+000～K20+000路段展開現場熱再生處治，積累施工經驗。

2.2 壓實質量控制

2.2.1 壓實工藝

該公路瀝青路面現場熱再生分車道展開，一次修復一個車道，故壓路機數量不得超出4臺；分初壓、復壓和終壓階段展開。碾壓施工方案見表2。

現場施工過程中，為取得更高的壓實度，施工單位更傾向于加大碾壓遍數，但在混合料溫度降速較快的情況下，新拌制的再生料低溫碾壓時很可能壓碎集料，使壓實度不增反降。為此，施工現場使用無核密度儀展開再生瀝青路面壓實度實時檢測。根據各測點不同碾壓遍數下壓實度的檢測結果，壓實度隨碾壓遍數的增多而基本呈增大趨勢；因為新瀝青混合料罩面層與復拌再生料間發生嵌擠，故前3遍碾壓時壓實度增速較快；此后，壓實度增速放緩，直至穩定。故該公路現場熱再生碾壓遍數應結合試驗結果、工程實際和施工成本控制要求綜合決定。

受限于熱再生工藝特點，平整度是熱再生瀝青路面質量的薄弱環節。維特根RX4500再生復拌機攤鋪裝置同常規瀝青攤鋪機，并配備找平系統。再生施工期間，通過舊路充分預熱，確保耙松后車道兩側立面較高溫度，并嚴控再生料攤鋪和壓實過程，提升再生路面平整度。此外，結合現場實際選擇超聲波找平系統、拉鋼絲、路面放置找平梁、走滑靴等方式，起到進一步提升路面攤鋪平整度的效果。

2.2.2 舊路加熱及再生料拌和溫度

舊路加熱至180 ℃時原路面僅釋放出少量白色氣體，這屬于舊路水分散發過程；繼續加熱至210 ℃時，舊路混合料肉眼可見發生軟化，易于翻耙；此后再繼續加熱，雖然翻耙程度更加容易，但舊料瀝青會因高溫而發生老化，影響再生料質量。為此，該公路應控制加熱機內燃燒器液化石油氣用量，將原路混合料溫度控制在200～220 ℃之間。

該公路段所用的維特根再生機拌和鍋不具備加熱和保溫功能，經加熱板加熱后的舊料溫度、拌和站制備的新料溫度、再生劑溫度是再生料拌和溫度的主要來源[3]。在進入拌和鍋前，應采取措施對舊料、新摻料、再生劑實施保溫。相同再生段落1 d內再生料拌和溫度檢測結果見表3。

根據表中結果，對于同一再生段落而言，因舊料加熱溫度、新料溫度、環境溫度等的影響，不同再生料拌和溫度存在差異，溫度均值基本保持在140 ℃左右；各測點再生料攤鋪后溫度基本不低于130 ℃，符合《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG-T 5521—2019）中攤鋪溫度要求。

2.3 壓實質量檢測

2.3.1 密度與壓實度檢測

為展開無核密度儀在現場熱再生瀝青路面壓實度檢測中的適用性，在該公路左幅現場熱再生瀝青路面施工過程中展開密度和壓實度檢測。該公路段復拌加鋪型再生路面由下層復拌再生層和上層新混合料加鋪層組成。壓實度標準密度計算時，分別檢測兩層混合料的最大理論密度，再根據鉆芯取樣結果加權處理。例如，在樁號K17+600行車道處，測取的復拌再生層與AC-13新料層最大理論密度分別為2 577 kg/m?和2 576 g/m?；鉆芯取樣測出的復拌再生層和新料加鋪層厚度為3 cm和4 cm，則此處再生混合料最大理論密度為（3/7）×2 577+（4/7）×2 576=2 576 kg/m?。

在復拌加鋪型現場熱再生瀝青路面碾壓結束后，對無核密度儀進行標定，并在試驗段隨機選擇10個測點展開無核密度儀與鉆芯取樣對比檢測，結果匯總見表4。

根據表中結果，各測點無核密度儀和鉆孔取芯壓實度測值均在94%以上，符合瀝青路面再生技術規范中現場熱再生路面施工質量要求；兩種不同方法所測最大理論密度和壓實度的誤差均不超出1%；無核密度儀測值均比鉆芯取樣測值小。對無核密度儀和鉆孔取芯壓實度結果進行擬合，得出兩者壓實度值的回歸關系[4]：

Kp=0.889 8Kx+10；R2=0.921 0 （1）

式中，Kp——無核密度儀所測壓實度（%）；Kx——鉆孔取芯所測壓實度（%）；R2——相關系數。

根據兩者的回歸關系及相關系數取值，表明無核密度儀檢測精度較高，可滿足現場熱再生瀝青路面壓實質量控制及快速無損檢測要求。

2.3.2 路面濕度對測值的影響

無核密度儀除能用于瀝青路面密度實時檢測外，還能檢測表面溫度和濕度。熱再生瀝青路面碾壓施工期間，為防止鋼輪壓路機黏附再生料，應在鋼輪表面均勻噴灑霧狀防黏劑。如此處理后雖然能防止黏輪，能較好地避免碾壓后路面發生掉粒，但對無核密度儀檢測結果存在不利影響。碾壓結束前鋼輪上的水滲入瀝青混合料面層后，對部分空隙有一定的填充作用，造成無核密度儀密度測值比實際值大。

樁號K17+600超車道處現場熱再生瀝青路面不同碾壓遍數下的濕度與對應密度測值見表5。根據實踐經驗，再生混合料攤鋪后密度會隨碾壓遍數的增多而線性增大。根據表中結果，高溫離析點和低溫離析點密度均隨表面濕度的變化而表現出明顯的增減趨勢。

瀝青路面濕度變化是造成無核密度儀密度測值無規律變化的主要原因，為避免測值出現失真或變異，在使用無核密度儀展開現場熱再生瀝青路面密度和壓實度檢測前，必須確保儀器底部干燥清潔，不得黏附瀝青混合料等雜質；待測路表面必須光滑無松散，測點處路面也應保持干燥。

2.3.3 碾壓遍數與壓實度的關系

在嚴格按照以上要求加強檢測過程控制后，項目組使用NEC紅外熱像儀對攤鋪后的再生路面溫度分布情況進行觀測，并選擇測點；通過無核密度儀和鉆芯取樣結果展開壓實度測定，以全面掌握溫度離析對壓實性能的影響程度。

根據試驗段壓實度測試結果（見圖4），該公路現場熱再生瀝青路面高溫離析點壓實度比低溫離析點高；在碾壓開始之初，離析點密度隨碾壓遍數的增多而線性增大；碾壓至第5遍時表現出峰值，此后緩慢升降。通過分析原因看出，碾壓開始后再生料降溫過程中新舊混合料相互嵌擠[5]，壓實度尚未穩定；隨著碾壓遍數的增加而逐漸趨穩。

3 結論

該文依托病害公路實際展開現場熱再生養護處治，并應用無核密度儀和鉆孔取芯方法進行再生瀝青路面壓實度、密度檢測及結果比較，主要得出以下結論：

（1）根據無核密度儀和鉆芯取樣對比試驗得出的回歸方程和相關系數，兩種方法測值具有較好的線性相關性，也說明使用無核密度儀檢測現場熱再生瀝青路面壓實度切實可行。

（2）一定溫度下現場熱再生瀝青路面壓實度隨碾壓遍數的增大而表現出一定規律性，也為碾壓施工遍數的確定提供了指導。

（3）無核密度儀可對熱再生瀝青路面壓實度展開大面積、快速無損檢測，也是開展壓實度離析程度全面分析的重要手段，對于簡化施測流程，提升測值精度以及助推瀝青路面設計指標的完善均具有重要意義。

參考文獻

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